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  第8章 螺旋桨图谱设计 (8 ) 吴利红( ) 2010.5.26 本章主要内容 §8-1 螺旋桨的设计问题和设计方法 §8-2 δ型图谱的设计及其应用 §8-3 设计螺旋桨时应考虑的若干问题 §8-4 船体-螺旋桨-主机的匹配问题 §8-5 螺旋桨图谱设计举例 §8-6 螺旋桨图谱设计-补充问题 §8-1 设计问题和设计方法 船舶线型初步设计完成 船体的有效 马力曲线 C 海军系P数e 设计一个 螺旋桨? 达到预定航 速,消耗的 主机马力小 船体的有效 马力曲线 给定主机马 力,使船舶 能达到最高 航速 一、螺旋桨的初步设计 ? 对于新设计的船舶,根据设计任务书对船速的要求设计出最合 适的螺旋桨,然后由螺旋桨的转速及效率决定主机的转速及马力, 并据此订购主机。ag8官网网址 选定桨的直径D 船速 V 有效马力 选定桨的转速n 确定桨的最佳转速n、效率η0、 螺距比、主机马力 确定桨的最佳直径D、效率 η0、螺距比、主机马力 二、终结设计 主机马力和转速决定后,求所能达到的最高航速及螺旋桨的尺度。 主机马力,转速n 有效马力曲线 确定所能达到的最高航速 V,螺旋桨的直径D、螺距 比及效率ηo (1)新船采用现成的标准型号主机 (2)旧船调换螺旋桨等 船用螺旋桨的设计方法 ? 图谱设计法根据螺旋桨模型敞水性征 系列试验绘制成专用的各类图谱进行 设计B。 型图谱、 K J 型图谱 ? 如: ? 优点:方便可靠; ? 缺点:受图谱规定桨型的限制。 ? 环流理论设计法 根据环流理论及叶切面试验 资料,对桨叶各半径处叶元体分别进行设计, 得出各叶元体最佳的组合(桨叶最高效率)。 ? 优点:每个叶元体都是适合流场情况 ? (伴流不均匀、空泡现象) ? 叶元体的螺距不一定相同的,剖面形状 也不 ? 对称. §8-2 δ型图谱的设计方法与应用 ? 在进行螺旋桨设计时,必需针对船舶的特点和 要求,根据实践经验,选用合适的螺旋桨图谱。 ? 目前在商船螺旋桨设计中,应用较广泛的有: ? 荷兰的楚思德B型螺旋桨 ? 日本型螺旋桨 一、型螺旋桨设计 图谱及其应用 1. δ型设计 图谱的建立 5-50螺旋桨 敞水性征曲 线 KT=T/ρ n2D4 KQ=Q /ρ n2D5 η 0=KTJ/2π KQ 0.7 J=VA /nD 0.6 KQ 0.5 KT P/D=1.2 0.4 0.3 1.0 0.8 0.8 0.6 1.0 1.0 1.2 P/D=1.2 0.8 0.7 0.6 0.6 0.5 0 0..2 10.4P/D=0.4 0.4 0.6 0.8 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 J QKQρn2D5 Q 75PD 2πn DVA/nJ KQρn2(VA/n)J5 72π5 PnD δ推导过 程 2πρKQ PDn2 75J5 VA5 螺旋桨收到马力,() 螺旋桨进速,() n 为螺旋桨转速,(r/s)) 2πρKQ P 1/ D 2n 75J5 V2.5 A 注意: N —— 螺旋桨转速(,即r/), —— 螺旋桨敞水收到马力(), —— 螺旋桨进速(), D —— 螺旋桨直径(m). ρ 为海水密度,取104.51 ·s2/m4 功率系数 直径系数δ N VA2D .0P 5.5 BP33.30K J2D 0..55 ND 30.86 δ VA J BP δ 图图谱谱 η= 0.57 η= 0.65 P/D 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 1 δ= 30 2 3 δ= 40 δ= 50 δ= 60 4 5 6 BP B P δ 图谱制作过程 (是敞水性征曲线的另一个表达形式) ① 给定螺距比,变化J值 、η0 ② 计算δ和 B P ③ 绘图:横坐标为 B P ,纵坐标为螺距比,,通 过上述计算的值作一平行横坐标的水平线,并在 该线对应于每一值的点上标明相应的η0和δ值, 此线即能代表螺距比为的螺旋桨水动力特性。 ④ 对不同的螺旋桨性征曲线都作上述处理,并绘 在同一图上,然后将η0和δ值相同者分别连成光 顺曲线和δ的等值线。 ⑤ 将各 B P = 常数时(在图谱上表现为垂直线)效率 最高的点连成光滑的曲线,即得最佳效率线、 型 螺旋桨的原型 2、 型改进型(见下页) 3、 型 型桨叶切面的后缘具有一定翘度(这 对于改善桨叶根部叶间干扰有一定效果), 在六叶上采用这种型式。 4、型 型螺旋桨和型螺旋桨的叶梢附近切面区别 弦 5 长4 AU M AU 0 .8 R 的3 百2 1 分 比0 50 100 从导边算起的距离,以弦长百分比表示 ( a) 弦 长4 的 百2 分 0 比 MA 型螺旋桨是等螺距螺旋桨 桨模的几何特征: ① 四叶螺旋桨系列:属于本组的模型螺旋桨要素列于 表8-1中。桨叶轮廓的尺寸见表8-4,切面形状见表8- 6. 轮廓形状如图8-4(a)及(b)所示。根据表8-1,8-4, 8-6可以绘制螺旋桨的伸张轮廓和各半径处的叶切面 形状。 ?表8-1和图84螺旋桨尺寸 表8-1四叶模型螺旋桨要素表 4-40 4-55 4-70 直径/m 毂径比 盘面比 最大叶宽比 平均叶宽比 叶厚比 后倾角/(°) 0.250 0.18 0.40 0.226 0.192 0.050 10 0.25 0.18 0.55 0.311 0.263 0.050 10 0.25 0.18 0.70 0.398 0.050 10 图8-4 4叶桨的轮廓形状 8 .8 0